煤礦乏風(fēng)利用新概念

為保證煤礦地下礦井空氣的、健康,需要向地下礦井鼓入大量新風(fēng),這些氣流攜帶在限度以下的甲烷含量(國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)低于0.75%,國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)低于1.2%),從地下經(jīng)通風(fēng)口排到大氣里,俗稱“乏風(fēng)”或通風(fēng)瓦斯。這些極低濃度的甲烷長(zhǎng)期以來(lái)無(wú)法利用,全部排到大氣中。

如此巨大的甲烷排放量不僅意味著巨大的溫室氣體污染,而且蘊(yùn)含著巨大的潛在能源。

針對(duì)煤礦乏風(fēng)風(fēng)量巨大、煤礦乏風(fēng)中的瓦斯?jié)舛确浅５汀⒎︼L(fēng)量、瓦斯?jié)舛炔▌?dòng)范圍大的特點(diǎn)，立式乏風(fēng)熱逆流氧化裝置可以用以治理和利用礦井乏風(fēng)瓦斯，減少因煤礦生產(chǎn)帶來(lái)的甲烷溫室氣體排放，同時(shí)回收礦井乏風(fēng)中的能量并加以利用。

基本原理：

乏風(fēng)瓦斯熱逆流氧化裝置主要由氧化裝置本體、氣體進(jìn)出口分配系統(tǒng)、加熱起動(dòng)系統(tǒng)、乏風(fēng)換向系統(tǒng)、實(shí)時(shí)測(cè)控系統(tǒng)五大部分組成。

外部熱源（燃燒器）將熱交換介質(zhì)固體氧化床加熱到甲烷氧化溫度，將礦井的通風(fēng)瓦斯引入氧化裝置，與裝置內(nèi)的熱交換介質(zhì)在反應(yīng)區(qū)進(jìn)行熱交換，氣體受熱達(dá)到瓦斯燃燒所需溫度，發(fā)生氧化反應(yīng)（燃燒），放出熱量。氧化反應(yīng)自維持后，停掉外部加熱。一個(gè)循環(huán)包括兩次風(fēng)流換向，由控制系統(tǒng)自動(dòng)控制換向時(shí)間等參數(shù)。

工業(yè)化應(yīng)用：

主要技術(shù)參數(shù)：

1.穩(wěn)定運(yùn)行的瓦斯?jié)舛龋?.3%～2.0%；

2.甲烷氧化率≥97％；

3.能夠產(chǎn)生過(guò)熱蒸汽，過(guò)熱蒸汽的壓力≥1.6MPa，溫度≥350℃，壓力和溫度波動(dòng)幅±5%；

4.進(jìn)出口氣體阻力損失≤4000Pa。

主要技術(shù)特點(diǎn):

1.采用立式結(jié)構(gòu)，避免了因自然對(duì)流帶來(lái)的溫度分布不均勻問(wèn)題；

2.不使用催化劑，避免了因礦井乏風(fēng)中含有硫化氫引起的催化劑中毒問(wèn)題。

3.多種蜂窩陶瓷組合氧化床結(jié)構(gòu)，以提高乏風(fēng)瓦斯氧化效率，保障氧化裝置穩(wěn)定運(yùn)行，并降低氣體流動(dòng)阻力，延長(zhǎng)氧化裝置使用壽命。

4.采用氣體進(jìn)出口分配技術(shù)，利用導(dǎo)流器調(diào)節(jié)各處進(jìn)出氧化床的氣體流量，以保證乏風(fēng)均勻地進(jìn)入氧化床。

5.外部熱源選用燃燒器的方式，與傳統(tǒng)的電加熱相比，可節(jié)約大量電能。

6.利用恒溫的高溫?zé)嵩磁c換熱器換熱來(lái)生產(chǎn)過(guò)熱蒸汽，從而避免了過(guò)熱蒸汽參數(shù)的波動(dòng)，提高蒸汽質(zhì)量。

7.高可靠性計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，將裝置的各子系統(tǒng)集中控制，進(jìn)行系統(tǒng)性協(xié)調(diào)，保證熱逆流氧化裝置正常運(yùn)行。

經(jīng)濟(jì)效益分析

乏風(fēng)瓦斯發(fā)生氧化反應(yīng)，將CH4轉(zhuǎn)化為CO2，減少溫室氣體的排放，可申請(qǐng)CDM項(xiàng)目，帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)效益；反應(yīng)產(chǎn)生的熱量可用于取暖或發(fā)電，也將產(chǎn)生較好的經(jīng)濟(jì)效益。

舉例：假設(shè)礦井乏風(fēng)甲烷濃度為0.8％，流量為8萬(wàn)m3/h，投資約1100萬(wàn)，年處理礦井乏風(fēng)70080萬(wàn)m3，每年溫室氣體減排80000 t CO2當(dāng)量，年回收熱量149666.4 GJ，年發(fā)電約1000萬(wàn)度。

根據(jù)《京都議定書(shū)》，甲烷碳匯貿(mào)易(CDM)在2008年開(kāi)始實(shí)施，若